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HD MicroSystems PI2611 柔性电极应用案例

2026-09-18
PI2611是HD MicroSystems PI2600系列的经典非光敏聚酰亚胺产品,主打低介电损耗、高柔性与优异的微加工兼容性,是柔性电子、高频器件与植入式神经电极领域广泛应用的成熟绝缘基底材料。

核心产品特性
极低介电性能:固化后标称介电常数ε′=2.9,损耗正切tan δ仅为0.002,在太赫兹、高频微波频段仍保持极低的信号吸收,是高频器件的理想低损耗绝缘介质。
超高柔性与力学稳定性:固化后薄膜柔韧性极佳,可承受反复弯折形变,不易出现裂纹,适配各类柔性电子器件的长期弯折使用需求。
优异热与化学稳定性:完全固化后可耐受350℃高温工艺,兼容半导体全流程微加工工序,同时可耐受绝大多数光刻、刻蚀化学品侵蚀,不会出现溶胀、形变问题。
成熟微加工兼容性:是微纳加工领域广泛验证的经典PI材料,可通过旋涂精准控制膜厚,搭配干法刻蚀、激光烧蚀完成精细图形化,适配4英寸及以上晶圆的量产加工。


核心工艺参数

固化条件:推荐氮气氛围下350℃烘烤30min完成完全亚胺化,也支持250℃~350℃区间灵活调整固化工艺
常规旋涂膜厚范围:单批次涂布可实现5μm~10μm稳定成膜,多次堆叠可制备更厚的柔性基底
图形化方式:氧等离子体反应离子刻蚀(RIE)、激光烧蚀,可实现高精度精细图案加工
标准应用定位:半导体工业用聚酰亚胺涂层,完全适配标准半导体产线的加工规范


核心应用场景

植入式柔性神经电极阵列基底:是脑机接口领域的经典柔性基底材料,大量用于制备高精度植入式神经微电极阵列,支撑体内高分辨率神经信号记录与刺激,已在多项Nature子刊的前沿研究中实现量产级应用。
太赫兹/高频微波器件低损耗介质层:依托极低的介电损耗特性,作为太赫兹超材料、高频微波天线的中间绝缘层,大幅降低高频信号传输损耗,提升高频器件的探测与传输性能。
柔性电子器件通用基底:在塑料电子、柔性传感器、柔性显示驱动芯片中作为柔性支撑基底,保障器件在反复弯折场景下的长期结构稳定性。

MEMS微流控芯片绝缘层:作为微流控生物芯片的电极绝缘保护层,适配微纳尺度精密加工需求,保障微流控传感芯片的长期工作可靠性。


PI2611柔性神经电极有哪些优势


PI2611作为柔性神经电极的经典基底材料,核心优势集中在力学适配性、长期植入可靠性、微加工兼容性三大维度,是脑机接口领域经过大量学术验证的成熟植入级聚酰亚胺方案。

1. 极致力学适配,大幅降低脑组织损伤
PI2611的杨氏模量仅约2.3GPa,远低于硅基探针、硬质金属电极的模量,与脑组织的力学性能差异大幅缩小,可完美贴合大脑曲面,彻底消除植入后脑组织微动带来的机械应力,显著减少胶质瘢痕增生与慢性免疫排异反应,为长期稳定的神经信号记录提供基础保障。

2. 长期植入绝缘可靠性优异
经过专项工艺优化后,PI2611柔性神经电极可在67℃的PBS缓冲液中稳定加速老化91天,等效模拟2年的体内生理环境暴露,电极漏阻抗仍保持稳定,不会出现液体渗透、绝缘分层失效问题,完全满足慢性植入神经电极的长期工作寿命要求。

3. 超高柔性适配超薄器件设计
PI2611可通过旋涂精准制备5~15μm级超薄柔性薄膜,整体电极总厚度可控制在20μm以内,质地轻薄柔软,植入后异物响应极低,完全支持数周以上的长期动物在体实验,不会对周围神经组织造成挤压损伤。

4. 成熟微加工高密度集成能力
PI2611完全兼容标准半导体光刻、干法刻蚀工艺,可实现5μm以下的精细线路图形化,支持双层金属布线设计,在1cm的狭小区域内可集成上千个电极点位,彻底解决高密度通道布线拥挤、信号串扰短路的行业难题,支撑高分辨率脑机接口的大规模通道集成需求。

5. 优异生物与化学稳定性
PI2611属于医用级聚酰亚胺,细胞毒性达到0级,无有毒溶剂残留,可耐受体内脑脊液、各类酸碱体液的长期腐蚀,植入后不会出现材料降解、有毒物质析出问题,保障长期植入的生物安全性。

6. 灵活定制与量产兼容性
PI2611适配各类微纳加工工艺,既支持实验室小批量定制,灵活调整电极尺寸、通道数、排布方式,也可对接标准半导体产线实现批量标准化生产,大幅降低柔性神经电极的制造成本,加速脑机接口技术的落地转化。